Nonostante nel corso della sua lunga storia molti siano stati i tentativi di introdurre variazioni nella struttura della bicicletta, vuoi per migliorarne l'efficienza alla luce dei progressi scientifici (della biomeccanica in particolare), vuoi per esperimenti di design, la struttura generale della bicicletta può ormai essere considerata cristallizzata e si trova sostanzialmente immutata in tutte le numerose tipologie in cui si declina al giorno d'oggi.
L'elemento portante è costituito dal telaio. Su questo trovano alloggiamento le numerose componenti che consentono il funzionamento del mezzo. Queste componenti possono essere raggruppate in una serie di sistemi che assolvono ciascuno ad una specifica funzione. Lo sterzo, costituito dalla forcella che regge la ruota anteriore collegata mediante un canotto (o pipa) inclinato in avanti al manubrio, consente di variare la direzione della ruota anteriore rispetto all'asse longitudinale del mezzo consentendo di eseguire le curve. La forcella dello sterzo funge da punti di aggancio della ruota anteriore, mentre il carro posteriore del telaio regge la ruota posteriore alla quale il conducente impartisce il movimento mediante la trasmissione, che in molte tipologie di biciletta è associata ad un cambio di velocità, costituito da ingranaggi multipli sulla ruota posteriore ed eventualmente sulla corona, o più raramente da sistemi di ingranaggi contenuti nel mozzo della ruota posteriore (cambio epicicloidale). Sulla ruota posteriore è normalmente montato un meccanismo di ruota libera, che permette alla ruota posteriore di girare (nel solo senso di marcia) indipendentemente dal movimento dei pedali, consentendo alla bicicletta di avanzare per inerzia. Alcune biciclette montano invece il cosiddetto scatto fisso, inizialmente caratteristico delle bici da pista usate nei velodromi senza freni e senza cambio, ma che ultimamente trova sempre maggiore diffusione anche per l'uso su strada ad opera dei cosiddetti "bike messangers", ovvero fattorini in bicicletta, popolari in diverse grandi città, che lo prediligono per l'efficienza meccanica, per l'affidabilità e poiché richiede pochissima manutenzione. Molti ciclisti infine ne apprezzano il contatto diretto con la strada che trasmette e lo giustificano con motivazioni filosofiche.
La maggior parte delle biciclette è inoltre dotata di un impianto frenante che può agire sul mozzo della ruota (a disco o a tamburo) o sui cerchioni (a bacchetta, cantilever, v-brake, ... ). I comandi dei freni sono normalmente sul manubrio. Esiste anche un comando di freno a contropedale, poco diffuso in Italia, che attiva un freno generalmente a tamburo se i pedali vengono ruotati in direzione opposta al movimento.
Il conducente viaggia normalmente in posizione seduta su una sella o sellino di forma approssimativamente triangolare, posta leggermente arretrata rispetto alla verticale del movimento centrale e collegata al telaio mediante un tubo detto reggisella o canotto della sella che scorrendo all'interno del piantone consente la regolazione dell'altezza della sella. Da questa posizione, gode di una ottima visuale sull'ambiente circostante e sull'eventuale traffico.
Per ridurre l'attrito delle parti in movimento, vengono utilizzati cuscinetti a sfere. Sul mozzo delle ruote sono realizzati avvitando sui perni supporti a forma di cono con la superficie concava, su cui scorrono le sfere, trattenute in apposite cavità realizzate nel mozzo. I cuscinetti sono presenti anche sul movimento centrale, sui pedali, sullo sterzo, sul meccanismo di ruota libera.
Secondo l'uso, le biciclette si possono classificare come segue:
- Bici da passeggio (robuste, dotate di parafanghi e paracatena, spesso monomarcia)
- Bicicletta da corsa (superleggera, priva di accessori)
- Bicicletta da pista (priva di freni e cambio, dotata di scatto fisso, usata nei velodromi)
- Mountain bike (particolarmente robusta, dotata di cambio ad ampia escursione e adatta a percorsi sterrati)
- Bicicletta da città (un compromesso tra robustezza ed efficienza meccanica, generalmente ricca di accessori)
- BMX (piccola, talvolta monomarcia, adatta ad acrobazia)
- Tandem (bicicletta per due persone)
- Bici da turismo (comoda e con accessori per lunghi viaggi)
- bicicletta da stazione: un mezzo robusto e generalmente ben funzionante, ma di aspetto poco appetibile, atto a essere depositato presso nodi di interscambio del trasporto pubblico senza grossi rischi di furto.
A seconda della forma del telaio, si possono definire le seguenti classificazioni per le biciclette moderne:
- bicicletta da uomo: telaio "a diamante", seduta verticale;
- bicicletta da pista: telaio come quella da uomo, ma con piantone della sella e forcella con angolo meno accentuato rispetto alla verticale, seduta verticale;
- bicicletta da donna: telaio a U, aperto, seduta verticale;
- bicicletta reclinata: telaio di varie forme, trazione posteriore o anteriore, utilizzo di un sedile al posto del sellino, postura più o meno distesa a seconda dell'uso (generalmente dai 20 ai 50 gradi);
- bicicletta pieghevole: una qualsiasi delle precedenti, ma con il telaio pieghevole in una o più parti, per un trasporto più agevole.
Le biciclette reclinate, generalmente abbinate all'utilizzo di una carenatura aerodinamica, sono i più veloci veicoli a propulsione umana (HPV, Human Powered Vehicle) e detengono sostanzialmente tutti i record di velocità in questa categoria: 130,36 km/h nei 200 m (Sam Whittingham, 2004) e 85,991 km nel record dell'ora (Fred Markham, 2006).
Per le biciclette esiste una gamma infinita di accessori e personalizzazioni: parafanghi e paracatena (carter), luci a dinamo o elettriche, computer di bordo, portapacchi, borse e cesti per il trasporto di oggetti, sound system ambulanti (a batteria o a dinamo), campanelli e trombe per la segnalazione acustica, abbigliamento specializzato: scarpe, pantaloni imbottiti, tute, caschi, guanti, manubri e selle di ricambio, indicatori di direzione e di frenata...
Esistono anche accessori per integrare la propulsione umana con l'energia di un motore elettrico o a scoppio, e biciclette progettate e costruite per integrare queste tecnologie.
- biciclette a pedalata assistita: bicicletta dotata di una batteria ricaricabile, posta in una apposita custodia che ne consente l'utilizzo e l'estrazione, per una comoda ricarica dalla rete elettrica domestica. La normativa prevede che il motore venga attivato dalla pedalata e si spenga allorché la pedalata viene sospesa. Tali biciclette sono esenti da omologazione (direttiva europea 2002/24/CE, art. 1, punto h) e, contrariamente ai ciclomotori, non richiedono il pagamento di un bollo di circolazione, né assicurazione, né uso obbligatorio del casco. In Italia la velocità massima sviluppabile da una bicicletta a pedalata assistita è fissato dal Codice della Strada a 25 km/h. Il motore può essere direttamente accoppiato ad una ruota (spesso quella anteriore) mediante ruote in gomma che fanno attrito sul cerchione, oppure collegato alla catena, oppure essere integrato nel mozzo della ruota stessa. Questi ausili possono essere usati più o meno occasionalmente per superare salite o per incrementare la velocità. Le case costruttrici affermano che mezzi di questo tipo possono coprire distanze fino a 50-80 km. Per viaggi lunghi si possono prevedere una o più batteria di scorta.
- bicicletta fotovoltaica: particolare sottospecie di bicicletta a pedalata assistita che utilizza l'energia solare per ricaricare la batteria del motore elettrico, migliorando l'autonomia di viaggio. Il pannello fotovoltaico può avere un'area tra 0,5 m² e 1 m². La problematica principale è il basso rendimento, generalmente dimezzato a causa dell'esposizione raramente perpendicolare ai raggi solari. Il pannello inoltre deve essere disposto in modo da non creare problemi aerodinamici che metterebbero in pericolo la sicurezza del ciclista. Una allettante alternativa potrebbe essere quella di utilizzare un pannello solare fisso (sul tetto di casa) e ricaricare la batteria della propria bicicletta a pedalata assistita solo durante le soste.
- bicicletta a Idrogeno[1]: La pedalata viene assistita mediante un motore elettrico, caricato da una cella a combustibile, che si aziona grazie alla combinazione di idrogeno, in forma «solida» di idruri metallici, con l'aria. Un apposito sensore regola la potenza, in base alla necessità rilevata, da erogare ai pedali. il primo prototipo funzionante al mondo è stato realizzato dall'istituto per le tecnologie avanzate del CNR di Messina.
La bicicletta è un ideale strumento di attività sportiva (vedi ciclismo), di trasporto o di semplice svago od hobby, caratterizzato dall'inquinamento ambientale pressoché nullo, costi modesti, effetti positivi sulla salute[senza fonte], piacevolezza nell'uso, bassi ingombri del mezzo parcheggiato, facilità di relazioni sociali, predisposizione al turismo anche psicogeografico.
In relazione agli altri mezzi di trasporto la bicicletta risulta il mezzo con minore dispendio di energie calcolato come rapporto energia spesa/persone trasportate[senza fonte].
La manutenzione della bicicletta è alla portata di chiunque per difficoltà tecnica e attrezzatura richiesta, accentuandone l'aspetto di mezzo popolare e indifferente alle classi sociali, e incoraggiando all'autoriparazione dei propri strumenti.
La bicicletta è stata fino a pochi decenni or sono un fondamentale mezzo di trasporto, spesso l'unico a disposizione delle classi meno agiate. Lo sviluppo economico ha poi portato ad una importante diffusione dell'automobile, che ha in gran parte soppiantato l'uso della bicicletta come mezzo di trasporto.
Con l'aumento del traffico urbano, tuttavia, il trasporto motorizzato individuale ha raggiunto i limiti del suo sviluppo, soprattutto nei territori fortemente urbanizzati, e l'utilizzo della bicicletta come mezzo di trasporto è ridiventato concorrenziale.
Sui percorsi urbani congestionati la bicicletta si dimostra spesso il mezzo più veloce, in particolare sui percorsi sotto i 10 km. Il vantaggio aumenta notevolmente se si includono i tempi e/o costi di parcheggio, e diventa incolmabile se vengono conteggiate anche le ore di lavoro necessarie a mantenere una autovettura.
A favore della bicicletta, in qualità di mezzo di trasporto urbano, vanno ad aggiungersi l'estrema economicità rispetto agli altri mezzi e l'impatto ambientale nullo.
La bicicletta è stata fino a pochi decenni or sono un fondamentale mezzo di trasporto, spesso l'unico a disposizione delle classi meno agiate. Lo sviluppo economico ha poi portato ad una importante diffusione dell'automobile, che ha in gran parte soppiantato l'uso della bicicletta come mezzo di trasporto.
Con l'aumento del traffico urbano, tuttavia, il trasporto motorizzato individuale ha raggiunto i limiti del suo sviluppo, soprattutto nei territori fortemente urbanizzati, e l'utilizzo della bicicletta come mezzo di trasporto è ridiventato concorrenziale.
Sui percorsi urbani congestionati la bicicletta si dimostra spesso il mezzo più veloce, in particolare sui percorsi sotto i 10 km. Il vantaggio aumenta notevolmente se si includono i tempi e/o costi di parcheggio, e diventa incolmabile se vengono conteggiate anche le ore di lavoro necessarie a mantenere una autovettura.
A favore della bicicletta, in qualità di mezzo di trasporto urbano, vanno ad aggiungersi l'estrema economicità rispetto agli altri mezzi e l'impatto ambientale nullo.
La bicicletta è stata fino a pochi decenni or sono un fondamentale mezzo di trasporto, spesso l'unico a disposizione delle classi meno agiate. Lo sviluppo economico ha poi portato ad una importante diffusione dell'automobile, che ha in gran parte soppiantato l'uso della bicicletta come mezzo di trasporto.
Con l'aumento del traffico urbano, tuttavia, il trasporto motorizzato individuale ha raggiunto i limiti del suo sviluppo, soprattutto nei territori fortemente urbanizzati, e l'utilizzo della bicicletta come mezzo di trasporto è ridiventato concorrenziale.
Sui percorsi urbani congestionati la bicicletta si dimostra spesso il mezzo più veloce, in particolare sui percorsi sotto i 10 km. Il vantaggio aumenta notevolmente se si includono i tempi e/o costi di parcheggio, e diventa incolmabile se vengono conteggiate anche le ore di lavoro necessarie a mantenere una autovettura.
A favore della bicicletta, in qualità di mezzo di trasporto urbano, vanno ad aggiungersi l'estrema economicità rispetto agli altri mezzi e l'impatto ambientale nullo.
Purtroppo l'utilizzo della bicicletta come mezzo di trasporto quotidiano sui percorsi urbani è spesso ostacolato da città con sistemi viari progettati per favorire soprattutto il traffico di automobili private, con ampie strade su cui spesso si raggiungono velocità pericolose, e l'uso diffuso di rotatorie, particolarmente svantaggiose e pericolose per pedoni e ciclisti. Spesso è riscontrabile anche la mancanza di percorsi protetti e di aree di parcheggio per biciclette. Le associazioni ambientaliste e i movimenti che sostengono la mobilità ciclabile, spesso facendo riferimento alle politiche di mobilità olandesi e danesi, ritengono difatti che il problema sia contenuto nell'incapacità del contesto urbano di regolarizzare e sostenere la coesistenza pacifica di biciclette e mezzi a motore su una sola sede stradale: da qui la necessità di una rete ciclabile che smisti e differenzi i due flussi.
Il comportamento degli automobilisti, non sempre attenti all'incolumità degli utenti più deboli della strada, contribuisce non poco a rendere pericoloso l'uso della bicicletta in città. Tra le scorrettezze pericolose per il ciclista, oltre ai classici non rispetto del segnale di stop, velocità eccessiva, mancato uso degli indicatori di direzione, parcheggio sulle piste ciclabili, è degna di menzione l'incauta apertura di sportelli di auto parcheggiate a lato strada, che costituisce uno degli incidenti tipici per i ciclisti urbani. Anche lo scorretto uso delle rotonde espone i ciclisti, che stanno percorrendo la rotonda, al rischio di vedersi tagliare la strada o peggio venire investiti dagli automobilisti al momento che questi si apprestano ad uscire dalle rotonde. Un altro problema è venire stretti contro altre macchine o a lato della strada quando si viene superati, in particolare da mezzi pesanti e autobus.
Per rispondere a questi problemi, ma soprattutto per il gusto immediatista dell'atto, in molte grandi e medie città si è sviluppato negli ultimi anni un fenomeno spontaneo detto massa critica.
Sin dalle sue origini la bicicletta fu ampiamente usata dagli strati popolari, non soltanto per motivi di lavoro, ma anche in funzione politica e, nel corso della lotta di Liberazione, per compiere azioni di vario tipo, contro i nazifascisti.
In Italia la paura della bicicletta da parte dei reazionari ha una data certa e molto antica e una firma tanto famosa quanto odiata dalle forze popolari: quella del generale Fiorenzo Bava Beccaris, nelle vesti di Regio Commissario Straordinario, durante i moti del maggio del 1898 a Milano. Oltre ad ordinare una sanguinosa repressione, il generale fece affiggere un manifesto che decretava il divieto nell'intera provincia di Milano della «circolazione delle Biciclette, Tricicli e Tandem e simili mezzi di locomozione».
Più o meno con gli stessi termini, oltre alla minaccia della fucilazione, le forze dell'Asse proibirono durante la loro occupazione del territorio italiano, in funzione anti-partigiana, l'uso della bicicletta. Quel divieto, però, avrebbe significato in città come Milano o Torino, il blocco della produzione, giacché la maggior parte degli operai la usava per recarsi al lavoro e così il provvedimento fu ritirato.
Nell'immediato dopoguerra, la bicicletta fu molto diffusa, specialmente nelle campagne. Per i braccianti era l'unico mezzo di locomozione, usato, oltre che per il lavoro, in occasione di grandi manifestazioni o degli scioperi indetti dalla Lega dei braccianti. In quelle giornate di lotta, masse imponenti si radunavano per impedire ai crumiri di recarsi nei posti di lavoro. Contro le biciclette, appoggiate nelle sponde dei fiumi, si accanivano con particolare durezza, schiacciandole e rendendole inutilizzabili, le camionette della "Celere" di Mario Scelba, una polizia di pronto intervento, utilizzata soprattutto in occasione degli scioperi operai. Questa furia devastatrice non arrestò però lo svilupparsi di grandi battaglie per ottenere migliori condizioni di vita.
Velocità tipiche (ovviamente indicative e soggettive) da bicicletta sono 15-25 km/h in pianura. Andature da passeggio, svago sono attorno ai 15-20 km/h. Velocità superiori a 30 km/h cominciano a diventare impegnative se sostenute per più di qualche minuto. Velocità dai 35 ai 50 km/h sono tipiche dei gruppi di ciclisti anche amatoriali quando sono in gruppo e si alternano alla testa del gruppo, con picchi di 65 km/h. Velocità superiori ai 50 km/h sono da professionisti soprattutto quando non si sta correndo in gruppo. Su strada piana le velocità che possono essere raggiunte dai professionisti sono sui 60-65 km/h, in volata anche 75 km/h. In discesa si possono raggiungere anche i 130 km/h. Scendere sotto a 2-3 km/h è difficile perché sotto questo limite l'equilibrio e la stabilità dell'andatura diventano precari.
A influenzare la velocità ci sono vari fattori:
- stato dell'asfalto
- sezione delle coperture
- pressione delle coperture
- condizioni del vento
- posizione del ciclista
- pendenza della strada
In generale con il diminuire della sezione delle coperture si aumenta le velocità, fino ad un limite intorno ai 20-23 mm. Attualmente la quasi totalità delle bici da corsa monta pneumatici di sezione da 23 mm.
La pressione delle coperture ha altresì grande importanza: solitamente le coperture riportano la pressione consigliata di gonfiaggio, al di sotto della quale le prestazione decadono e la copertura si rovina.
Il vento favorevole o sfavorevole, per quanto flebile, influenza notevolmente le prestazioni. Analogamente è importante la superficie frontale del ciclista che è causa della resistenza aerodinamica per attrito. I ciclisti cercano infatti il più possibile la scia di chi li precede per mantenere la velocità desiderata al minimo sforzo. L'attrito con l'aria a calma piatta è circa del 70 %. All'aumentare della pendenza della strada, la resistenza aerodinamica perde via via di importanza. Sono percettibili in bicicletta già variazioni di pendenza dello 0,5 %, con un'andatura tranquilla.[senza fonte]
